WO2014103261A1

WO2014103261A1 - 電子部品実装システムおよび電子部品実装方法

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Publication number: WO2014103261A1
Application number: PCT/JP2013/007476
Authority: WO
Inventors: 伊藤　克彦; 信夫小宮
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2014-07-03
Also published as: JP5895131B2; US10123470B2; CN104904333B; JP2014127483A; CN104904333A; US20150359149A1

Abstract

　基板位置検出用の第１の認識マークの認識結果に基づいて半田の位置ずれを考慮することなく電子部品を実装する第１の実装モードと、半田位置ずれ検出用として半田を印刷して形成された第２の認識マークの認識結果に基づいて半田の位置ずれを考慮して実装位置を補正する第２の実装モードのうちいずれか一方を、実行用の実装モードとして各電子部品実装装置Ｍ２～Ｍ４毎に予め設定しておき、部品実装作業では各電子部品毎に予め設定された実装モードに従って電子部品を基板に実装する。

Description

電子部品実装システムおよび電子部品実装方法

　本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装システムおよび電子部品実装方法に関するものである。

　電子部品を基板に半田接合により実装して実装基板を製造する電子部品実装システムは、半田印刷装置、電子部品搭載装置、リフロー装置など複数の電子部品実装用装置を連結して構成されている。このような電子部品実装システムにおいて、基板に半田接合用に形成された電極に対する半田の印刷位置ずれに起因して生じる実装不良を防止することを目的として、半田印刷位置を実際に計測して取得された半田位置情報を後工程に対してフィードフォワードする位置補正技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

　特許文献１に示す例では、印刷装置と電子部品搭載装置との間に印刷検査装置を配置して印刷位置ずれを検出し、後工程の電子部品搭載装置に対して印刷位置ずれの影響を最小限にするための搭載位置の補正情報を伝達するようにしている。これにより、部品搭載後のリフロー過程において溶融半田の表面張力によって電子部品が電極に対して引き寄せられる、いわゆるセルフアライメント効果を利用して印刷位置ずれの影響を緩和することができ、実装基板製造過程における実装品質を確保することができる。

日本国特開２００３－２２９６９９号公報

　ところで、上述のセルフアライメント効果は、どの種類の電子部品に対しても一律に作用するものではなく、電極形状や部品のサイズ・質量さらには使用される半田の性状などによって、作用の度合いが異なる。例えば質量の大きい大型部品では、表面張力による吸引力では電子部品を移動させるには至らず、十分な効果が得られない。また電子部品の平面形状や配置が非対称であるような場合には、半田溶融時に電子部品を回転させるような非対称の吸引力が作用し、所期のアライメント効果を得ることが難しい。

　しかしながら上述の特許文献例を含め従来技術においては、半田印刷位置を基準とする搭載位置補正を適用するに際し、電極や電子部品の種類を問わず，さらに複数の電子部品実装装置を有するシステムにおいては電子部品実装装置の種類を問わず一律に適用することが行われていた。このため、同一基板において電子部品の種類によっては位置補正を適用することによって却って半田接合過程における接合不良を招く場合があった。このように、従来技術の電子部品実装においては、半田印刷位置を基準とする搭載位置補正の適用方法が必ずしも適切でなく、所期の接合品質改善効果を得られない場合があるという課題があった。

　そこで本発明は、半田印刷位置を基準とする搭載位置補正を適切に適用し、所期の接合品質改善効果を得ることができる電子部品実装システムおよび電子部品実装方法を提供することを目的とする。

　本発明の電子部品実装システムは、複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムであって、第１の認識マークが予め形成された基板の部品接合用の電極に半田を印刷するとともに、前記基板の所定の位置に第２の認識マークとして半田を印刷する印刷装置と、前記半田が印刷された基板を位置決めし、実装ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし、前記半田が印刷された基板の実装位置に移送搭載する複数の電子部品実装装置と、前記電子部品実装装置による実装動作の実行態様を規定する実装情報を記憶する実装情報記憶部とを備え、前記実装情報は、前記第１の認識マークの認識結果に基づいて補正された前記実装位置に電子部品を移送搭載する第１の実装モードおよび前記第２の認識マークの認識結果に基づいて補正された前記実装位置に電子部品を移送搭載する第２の実装モードの２つの実装モードのうちいずれか一方を、実行用の実装モードとして各電子部品実装装置毎に予め設定した実装モード情報を含み、前記電子部品実装装置は、前記実装情報を参照して当該電子部品実装装置に予め設定された前記実装モードに従って電子部品を基板に実装する。

　本発明の電子部品実装方法は、複数の電子部品実装用装置を連結して構成された電子部品実装システムによって、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装方法であって、第１の認識マークが予め形成された基板の部品接合用の電極に半田を印刷するとともに、前記基板の所定の位置に第２の認識マークとして半田を印刷する印刷工程と、前記半田が印刷された基板を位置決めし、実装動作の実行態様を規定する情報として予め記憶された実装情報を参照して、この実装情報において各電子部品実装装置毎に予め設定された実装モードに従い、実装ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし前記半田が印刷された基板の実装位置に移送搭載する電子部品実装工程とを含み、前記実装モードは、前記第１の認識マークの認識結果に基づいて補正された前記実装位置に電子部品を移送搭載する第１の実装モードおよび前記第２の認識マークの認識結果に基づいて補正された前記実装位置に電子部品を移送搭載する第２の実装モードの２つの実装モードのうちいずれか一方である。

　本発明によれば、基板位置検出用の第１の認識マークの認識結果に基づいて半田の位置ずれを考慮することなく電子部品を実装する第１の実装モードと、半田位置ずれ検出用として半田を印刷して形成された第２の認識マークの認識結果に基づいて半田の位置ずれを考慮して実装位置を補正する第２の実装モードのうちいずれか一方を、実行用の実装モードとして各電子部品毎に予め設定しておき、部品実装作業では各電子部品実装装置毎に予め設定された実装モードに従って電子部品を基板に実装することにより、半田位置検出のための半田検査を行うことなく実装位置補正を電子部品の特性に応じて適切に適用することができ、所期の接合品質改善効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１の電子部品実装システムの構成を示すブロック図本発明の実施の形態１の印刷装置の構成を示すブロック図（ａ）～（ｃ）本発明の実施の形態１の印刷装置における基板とマスクプレートの説明図本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の構成を示すブロック図（ａ），（ｂ）本発明の実施の形態１の電子部品実装装置におけるマーク認識の説明図本発明の実施の形態１の電子部品実装装置における実装情報の構成説明図（ａ），（ｂ）本発明の実施の形態１の電子部品実装装置における実装モード情報の構成説明図（ａ）～（ｃ）本発明の実施の形態１の電子部品実装装置における第１の実装モードの説明図（ａ）～（ｃ）本発明の実施の形態１の電子部品実装装置における第２の実装モードの説明図（ａ），（ｂ）本発明の実施の形態１の電子部品実装装置における第１の実装モードの適用選択情報の説明図本発明の実施の形態１の電子部品実装システムの制御系の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１の電子部品実装システムによる電子部品実装処理のフロー図（ａ），（ｂ）本発明の実施の形態２の電子部品実装システムの構成および実装モード情報の説明図

　（実施の形態１）
　まず図１を参照して実施の形態１における電子部品実装システムについて説明する。図１において電子部品実装システム１は、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する機能を有するものであり、複数の電子部品実装用装置である印刷装置Ｍ１、電子部品実装装置Ｍ２～Ｍ４の各装置を連結して成る電子部品実装ラインを通信ネットワーク２によって接続し、全体を管理コンピュータ３によって制御する構成となっている。

　印刷装置Ｍ１は、基板に形成された電子部品接合用の電極にペースト状の半田をスクリーン印刷する。電子部品実装装置Ｍ２～Ｍ４は、実装ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし、半田が印刷された基板の実装位置に移送搭載する。この後、部品実装後の基板はリフロー工程に送られ、基板に実装された電子部品を基板に半田接合することにより実装基板が製造される。

　次に各装置の構成について説明する。まず図２、図３（ａ）～（ｃ）を参照して、印刷装置Ｍ１の構成および機能について説明する。図２において、位置決めテーブル１０上には基板保持部１１が配設されている。基板保持部１１は基板４をクランパ１１ａによって両側から挟み込んで保持する。テーブル駆動部１４によって位置決めテーブル１０を駆動することにより、基板４はマスクプレート１２に対して水平方向および垂直方向に相対移動し、印刷位置に位置決めされる。

　図３（ａ）に示すように、基板４には部品接合用の複数の電極６とともに、対角に位置して１対の第１の認識マーク４ａ、４ｂが形成されており、基板保持部１１の上方には、マスク枠１２ａに展張されたマスクプレート１２が位置している。図３（ｂ）に示すように、マスクプレート１２において基板４に対応した印刷範囲１２ｂ内には、電極６の形状・配置に対応したマスクパターン（図示省略）が形成されており、印刷範囲１２ｂの対角位置には、基板４における第１の認識マーク４ａ、４ｂの位置に対応して、パターン孔１２ｃ、１２ｄが形成されている。

　マスクプレート１２の上方にはスキージ部１３が配置されている。スキージ部１３は、スキージ１３ｃをマスクプレート１２に対して昇降させるとともにマスクプレート１２に対して所定押圧力で押し付ける昇降押圧機構１３ｂ、スキージ１３ｃを水平移動させるスキージ移動機構１３ａより成る。昇降押圧機構１３ｂ、スキージ移動機構１３ａは、スキージ駆動部１５により駆動される。基板４をマスクプレート１２の下面に当接させた状態で、半田５が供給されたマスクプレート１２の表面に沿ってスキージ１３ｃを所定速度で水平移動させることにより、半田５はパターン孔を介して基板４の上面に印刷される。

　この印刷動作により、第１の認識マークが予め形成された基板４の上面において、部品接合用の電極６に電子部品接合用の半田５が印刷されるとともに、図３（ｃ）に示すように、第１の認識マーク４ａ，４ｂにはパターン孔１２ｃ、１２ｄを介して第２の認識マークとしての半田マーク５ｍが印刷される。このとき、第１の認識マーク４ａ，４ｂの位置と印刷された半田５の位置は必ずしも正確に一致するとは限らず、基板４とマスクプレート１２との位置合わせ誤差に応じて位置ずれが生じる。

　この印刷動作は、テーブル駆動部１４、スキージ駆動部１５を印刷制御部１７によって制御することによって行われる。この制御に際しては、印刷データ記憶部１６に記憶された印刷データに基づいて、スキージ１３ｃの動作や基板４とマスクプレート１２との位置合わせが制御される。通信部１８は通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３や電子部品実装ラインを構成する他装置との間でのデータ授受を行う。

　次に図４を参照して、電子部品実装装置Ｍ２～Ｍ４の構成について説明する。図４において位置決めテーブル３０上には基板保持部３０ａが配設されており、基板保持部３０ａは印刷装置Ｍ１または上流側の電子部品実装装置から搬送され位置決めされた基板４を保持する。基板保持部３０ａの上方には、ヘッド駆動機構３３によって移動する実装ヘッド３２が配設されている。実装ヘッド３２は電子部品を吸着するノズル３２ａを備えており、実装ヘッド３２は部品供給部（図示省略）から電子部品をノズル３２ａによって吸着保持して取り出す。そして実装ヘッド３２を基板４上に移動させて、基板４に対して下降させることにより、ノズル３２ａに保持した後述する電子部品７を基板４に移送搭載する。

　ヘッド駆動機構３３には、実装ヘッド３２と一体に移動する基板認識カメラ３１が撮像面を下向きにして配設されており、基板認識カメラ３１を基板４上に移動させることにより、基板４を撮像する。そして撮像結果を認識処理部３７によって認識処理することにより、基板４上の第１の認識マーク４ａ，４ｂおよび第２の認識マークとしての半田マーク５ｍ（図３（ｃ）参照）や実装点の位置認識が行われる。

　ヘッド駆動機構３３、位置決めテーブル３０はそれぞれ実装ヘッド駆動部３５、テーブル駆動部３４によって駆動され、実装ヘッド駆動部３５、テーブル駆動部３４は、実装制御部３９によって制御される。実装制御部３９は内部処理機能として実装位置補正部３９ａを有している。実装位置補正部３９ａは、基板認識カメラ３１による第１の認識マーク４ａ，４ｂおよび半田マーク５ｍの撮像結果を認識処理部３７によって認識処理した認識結果に基づいて実装位置を補正する処理を、部品実装の実行に先立って実行する。実装制御部３９による制御処理においては、実装情報記憶部３６に記憶された実装情報４０（図６，図７（ａ），（ｂ）参照）が参照される。実装情報４０は、当該電子部品実装装置による実装動作の実行態様を規定する情報である。

　次に図５（ａ），（ｂ）を参照して、認識処理部３７によって実行される半田位置ずれ量の推定演算機能について説明する。図５（ａ）に示すように、第１の認識マーク４ａ，４ｂおよびこれらに対応して印刷された半田マーク５ｍの撮像結果を認識処理部３７によって認識処理することにより、基板４の対角位置の２点（Ａ点、Ｂ点）の位置ずれ量、すなわち基板４の位置ずれ状態を示す基板位置ずれ量とともに、２点（Ａ点、Ｂ点）における印刷位置ずれ量（Δｘａ、Δｙａ）、（Δｘｂ、Δｙｂ）が求められる。そしてこれら２点における印刷位置ずれ量に基づき、基板４上の任意の電極６（ｉ）を対象として印刷された半田５（ｉ）の位置ずれ状態を推定演算によって求めることができる。

　すなわち、マスクプレート１２の伸縮を無視すれば、単一のスキージング動作によって一括して印刷される基板４上面の各位置における印刷位置ずれ量は基板４とマスクプレート１２との相対位置ずれ状態によって一意的に決定されるとみなしてよい。具体的には上述の２点における印刷位置ずれ量に基づき、基板４における直交座標系とマスクプレート１２における直交座標系との変換式が導き出される。そしてこの座標変換により、図５（ｂ）に示すように、任意位置の電極６（ｉ）を対象として印刷された半田５（ｉ）のＸ，Ｙ，Θ各方向についての推定位置ずれ量（Δｘ（ｉ）、Δｙ（ｉ）、Δθ（ｉ））が、演算によって求められる。

　本実施の形態においては、第１の認識マーク４ａ，４ｂの認識結果のみに基づき補正された設計データ上の電極６の位置を基準として、印刷位置ずれを考慮した実装位置の補正を行うことなく実装する第１の実装モードと、第２の認識マークである半田マーク５ｍの印刷位置ずれ量（Δｘａ、Δｙａ）、（Δｘｂ、Δｙｂ）に基づいて各電極６における半田５の推定位置ずれ量を求め、これら推定位置ずれ量に基づいて実装位置を補正する第２の実装モードとを、対象となる電子部品の特性に応じて切り替えるようにしている。

　上記構成において、実装位置補正部３９ａは認識マーク（第１の認識マーク４ａ、４ｂおよび半田マーク５ｍ）の認識結果に基づいて実装位置を補正する実装位置補正手段となっている。そしてこの実装位置補正手段は、以下に説明する実装情報４０において各電子部品毎に予め設定された実装モードに従い、第１の認識マーク４ａ，４ｂまたは第２の認識マークとしての半田マーク５ｍの２種類の認識マークのうちいずれか一方の認識結果に基づいて実装位置を補正する。

　次に図６、図７（ａ），（ｂ）を参照して、実装情報記憶部３６に記憶される実装情報４０について説明する。まず図６を参照して、実装情報４０（１）について説明する。実装情報４０（１）は、電子部品実装装置Ｍ２～Ｍ４において実装対象となる電子部品の種類および基板４における実装座標を示すものである。すなわち、ここでは、当該基板における実装動作を個々に特定する「実装Ｎｏ」４０ａのそれぞれに、対象部品の部品コードなどを示す「部品情報」４０ｂ（Ａ，Ｂ，Ｃ・・）および当該部品が実装される実装点のＸ，Ｙおよびθの座標値を示す「実装座標」４０ｃ（Ｘ１，Ｙ１，θ１・・・）が、電子部品実装装置Ｍ２～Ｍ４の各装置について規定されている。実装情報４０（１）を読み込むことにより、作業対象の基板における実装シーケンスが決定される。

　次に、図７（ａ），（ｂ）を参照して、実装情報４０（２）、実装情報４０（３）について説明する。図７（ａ）に示す実装情報４０（２）は実装モード情報であり、電子部品実装装置Ｍ２～Ｍ４において実装対象となる基板について実装位置の補正態様を規定する実装モードを各電子部品毎に予め設定した情報である。すなわち、当該基板における実装動作を個々に特定する「実装Ｎｏ」４０ａのそれぞれに、「部品情報」４０ｂおよび対象部品のＸ，Ｙ，Ｚ各方向の大きさを示す「サイズ」４０ｄ（ＸＡ，ＹＡ，ＺＡ・・・）および当該部品に適用される実行用の実装モードが、第２の実装モード、第１の実装モードのいずれであるかを、「２」または「１」のフラグによって示す「実装モード」４０ｅが対応して規定されている。

　ここで第２の実装モードとは、第２の認識マークである半田マーク５ｍの認識結果に基づいて補正された実装位置に電子部品を移送搭載するモードであり、認識処理部３７によって推定演算された位置ずれ量に基づいて実装位置補正部３９ａによって実装位置を補正する。図８（ａ）に示すように、実装情報４０（１）の「実装座標」４０ｃにて示される設計データ上の位置，すなわち１対の電極６の重心位置６＊と、印刷された半田５の重心位置５＊とが位置ずれしている場合において、電子部品７（図８（ｃ）参照）が実際に搭載される実装位置ＰＭを、図８（ｂ）に示す補正方法で求める。

　ここに示す例では、補正後の実装位置ＰＭを重心位置６＊と重心位置５＊とを結ぶ位置ずれ線Ｌ上に設定する例を示している。すなわち位置ずれ線Ｌ上において重心位置６＊から補正量ΔＤだけ隔てた点を実装位置ＰＭとする。ここで補正量ΔＤは、全体の位置ずれ量Ｄに予め設定された追従割合Ｒ（％）（図７（ｂ）参照）を乗じて算出される。追従割合Ｒは、経験値や試行結果に基づいて電子部品の種類毎に予め適正値として設定される。ここでは追従割合Ｒが５０％で位置ずれ線Ｌの中点に実装位置ＰＭが設定された例を示している。そして電極６を対象とする部品実装動作においては、図８（ｃ）に示すように、このようにして演算された実装位置ＰＭを目標として、実装ヘッド３２の位置制御を行う。

　実装位置ＰＭを上記のような補正方法で設定することにより、半田５の印刷位置が電極６と一致せずに位置ずれ生じている場合にあっても、部品搭載後のリフロー過程において半田５が溶融する際に電子部品７に作用する溶融半田の表面張力によって、電子部品７が溶融半田とともに電極６に引き寄せられるセルフアライメント効果により、印刷位置ずれの影響を低減して実装不良の発生率を低く抑えることが可能となる。このようなセルフアライメント効果は、微小サイズのチップ部品など溶融半田の表面張力によって部品移動を生じやすい小型部品に対して特に有効である。このため、本実施の形態においては、対象とする電子部品７が小型部品に該当する場合に第２の実装モードを適用するようにしている。

　これに対し第１の実装モードとは、半田位置ずれ量を考慮せず第１の認識マーク４ａ、４ｂの認識結果に基づいて補正された電極６の位置のみを基準とした実装位置に電子部品を移送搭載するモードである。すなわち、図９（ａ）に示すように、１対の電極６の重心位置６＊と印刷された半田５の重心位置５＊とが位置ずれしており、図９（ｂ）に示すように、重心位置６＊と重心位置５＊とが位置ずれ量Ｄだけ隔てられている場合にあっても、電極６の位置のみを基準として重心位置６＊を実装位置ＰＭとして設定する。そして図９（ｃ）に示すように、このようにして設定された実装位置ＰＭを目標として、実装ヘッド３２の位置制御を行う。本実施の形態では、第１の実装モードは上述のセルフアライメント効果の有効性が期待できないような、コネクタ部品などの大型の電子部品に対して適用される。

　次に図７（ｂ）に示す実装情報４０（３）について、図１０（ａ），（ｂ）を参照して説明する。実装情報４０（３）は実装モードの適用を選択するためのモード適用選択情報であり、第２の実装モードが適用される場合において、第２の実装モードを適用する範囲、また適用する場合における追従割合Ｒおよび補正量の制限値を予め規定するデータである。すなわち、当該基板における実装動作を個々に特定する「実装Ｎｏ」４０ａのそれぞれに、実装情報４０（１）と同様の「実装モード」４０ｅおよび「実装モードの有効性」４０ｆ、「追従割合Ｒ」４０ｇ、「制限値」４０ｈが規定されている。

　１対の電極６に対する半田５の半田位置ずれ状態は、図１０（ａ）に示すように、位置ずれ量および方向を示す位置ずれ線Ｌの水平２方向の成分ｘ、ｙおよび印刷された１対の半田５が示す方向線Ａの、基準方向（電極６の配列方向）に対するずれ角度θによって表される。なお、ここでは図示容易化のため位置ずれ状態を誇張して描いており、実際にはこのような大きな位置ずれは対象としていない。

　この半田位置ずれ状態を対象とする実装位置補正において、「実装モードの有効性」４０ｆは、半田位置ずれ量に基づく補正方式の適用の有無を、半田位置ずれ量のＸ，Ｙ，θの３方向について個別に規定する。すなわち、「実装モードの有効性」４０ｆにおいてＸ，Ｙ，θの３方向のうち、○印が付された方向についてのみ、実装位置補正が適用される。そして「追従割合Ｒ」４０ｇは、「実装モードの有効性」４０ｆにおいて○印が付された各方向について、補正量を求める際の追従割合Ｒ（％）を規定する。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、補正された実装位置ＰＭの演算に際しては、図１０（ａ）に示す位置ずれの成分ｘ、ｙ、θに、それぞれの方向毎に規定された追従割合Ｒ（％）を乗じて各方向の補正量を求める。

　すなわち実装情報４０には、位置ずれ量算出部４３ａによって算出された半田５の位置ずれ量に対する補正量の割合を示す追従割合Ｒ（％）が含まれており、電子部品実装装置Ｍ２～Ｍ４は、予め設定された追従割合Ｒ（％）に従って補正された実装位置ＰＭに電子部品７を実装するようにしている。実装情報４０（３）に含まれる「追従割合Ｒ」４０ｇは、位置ずれ量のＸ方向、Ｙ方向、θ方向のそれぞれの成分について設定可能となっている。

　さらに「制限値」４０ｈは、位置補正が適用される各方向毎に補正量を定める際の上限値を予め規定するための情報である。実装位置補正では、部品種によっては補正量を過大に設定すると却って接合品質に悪影響を及ぼす場合があることから、このような特性を有する電子部品については、半田位置ずれ量に無関係に、許容される補正量の上限を制限値として予め設定するようにしている。

　すなわち本実施の形態において、電子部品実装装置Ｍ２～Ｍ４による実装動作の実行態様を規定し、実装情報記憶部３６に記憶される実装情報４０は、実装位置補正において許容される補正量の上限を示す制限値を含む構成となっている。そして、実装位置補正部３９ａによって算出された補正量が「制限値」４０ｈに規定する制限値を超えている場合には、この制限値を補正量として補正された実装位置ＰＭに電子部品７を実装する。

　このように電子部品毎に、「実装モードの有効性」４０ｆ、「追従割合Ｒ」４０ｇ、「制限値」４０ｈを予め規定することにより、半田印刷位置を基準とする実装位置補正を電子部品の特性に応じてより精緻に適用することが可能となっている。すなわち、電極６の形状や電子部品７のサイズ・形状、半田５の粘度などの組み合わせによって、個別の実装不良の発生態様や発生度数分布は種々異なることから、実装位置ＰＭを小刻みにずらして実装を試行し、実装位置ＰＭと実装不良の発生度合いとの関連を示すデータを予め実験的に求めておく。そしてこれらのデータを実装情報４０として記憶させ、対象とする電子部品７に応じてこれらのデータを適用することにより、微細部品をファインピッチの回路基板に実装する場合など、実装難度が高い適用例についても良好な半田接合品質を確保することが可能となっている。

　次に図１１を参照して、電子部品実装システム１の制御系の構成を説明する。図１１において、管理コンピュータ３は全体制御部４１、記憶部４２、演算処理部４３を備えており、通信部４４を介して通信ネットワーク２と接続されている。全体制御部４１は電子部品実装システム１を構成する各装置における制御を統括する機能を有している。記憶部４２は、電子部品実装システム１によって実行される作業を管理する生産管理データのほか、実装情報４２ａを記憶する。実装情報４２ａは、電子部品実装装置Ｍ２～Ｍ４において実装情報記憶部３６に記憶される実装情報４０と同様のデータである。

　演算処理部４３は、部品実装作業を実行するために必要な各種の演算処理を実行する。これらの演算処理には、位置ずれ量算出部４３ａ、位置補正演算部４３ｂの機能が含まれる。位置ずれ量算出部４３ａは、図５（ｂ）に示す半田位置ずれ量の推定演算を行う。位置補正演算部４３ｂは、推定演算された半田位置ずれ量に基づき実装情報４２ａを参照して、実装位置補正のための演算を行う。本実施の形態では、実装位置補正の演算は電子部品実装装置Ｍ２～Ｍ４の実装位置補正部３９ａによって実行するようにしているが、管理コンピュータ３の上述の演算機能によってこれらの演算処理を実行するようにしてもよい。

　印刷装置Ｍ１の印刷データ記憶部１６、印刷制御部１７は、通信部１８を介して通信ネットワーク２と接続されている。電子部品実装装置Ｍ２～Ｍ４の実装情報記憶部３６，認識処理部３７，実装制御部３９は通信部３８を介して通信ネットワーク２と接続されている。これにより、記憶部４２に記憶された実装情報４２ａが各実装装置に送信され、実装情報記憶部３６に実装情報４０として記憶される。

　この電子部品実装システムは上記の様に構成されており、以下電子部品実装システム１によって基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装方法について、図１２のフローに沿って、各図を参照して説明する。まず生産開始に先立って実装情報の読み込みが行われる（ＳＴ１）。すなわち、電子部品実装装置Ｍ２～Ｍ４において、実装情報記憶部３６に記憶された実装情報４０が読み込まれ、これにより部品実装作業に必要な情報が取り込まれる。

　次いで上流側から印刷装置Ｍ１に搬入された基板を対象として半田印刷が実行される（ＳＴ２）。すなわち第１の認識マーク４ａ、４ｂが予め形成された基板４の部品接合用の電極６に半田５を印刷するとともに、基板４の所定の位置に第２の認識マークとして半田マーク５ｍを印刷する（印刷工程）。この後、半田印刷後の基板４は電子部品実装装置Ｍ２に搬入され、マーク認識が実行される（ＳＴ３）。すなわち図５（ａ）に示すように、基板認識カメラ３１によって第１の認識マーク４ａ、４ｂおよび半田マーク５ｍを撮像し、撮像結果を認識処理部３７にて認識処理する。これにより、図５（ｂ）に示すように、電極６（ｉ）の位置と印刷された半田５（ｉ）の位置との位置ずれ量を算出する（位置ずれ量算出工程）（ＳＴ４）。

　次いで、実装ヘッド３２によって部品供給部から電子部品７をピックアップし、予め設定された実装モードに従い、半田５が印刷された基板４の実装位置に移送搭載する（電子部品実装工程）。この電子部品実装工程においては、まず算出された位置ずれ量に基づいて実装位置を補正する実装位置補正処理が実行され（ＳＴ５）、次いで部品実装作業が実行され（ＳＴ６）、図７（ａ），（ｂ）または図８（ａ）～（ｃ）に示す補正された実装位置ＰＭに電子部品７を実装する。

　この電子部品実装工程では、各電子部品実装装置は、図６（ａ）に示す実装情報４０（２）を参照して各電子部品毎に予め設定された実行用の実装モードに従って、電子部品７を基板４に実装する。ここでは実行用の実装モードとして、第２の認識マークである半田マーク５ｍの認識結果に基づいて推定演算された位置ずれ量に基づいて補正された実装位置ＰＭに電子部品７を移送搭載する第２の実装モードおよび位置ずれ量を考慮せず第１の認識マーク４ａ、４ｂの認識結果に基づいて補正された電極６の位置のみを基準とした実装位置ＰＭに電子部品７を移送搭載する第１の実装モードのうちいずれか一方が、各電子部品毎に予め設定されている。

　そして図７（ｂ）に示す実装情報４０（３）を参照して、「実装モードの有効性」４０ｆ、「追従割合Ｒ」４０ｇ、「制限値」４０ｈを読み込むことにより、第２の実装モードが実行用の実装モードとして設定された場合において、位置ずれ量のＸ方向、Ｙ方向、θ方向のそれぞれの成分について第２の実装モードを適用するか否かが判断される。さらに第２の実装モードの適用対象となる方向の位置ずれ量について、「追従割合Ｒ」４０ｇに規定する追従割合Ｒ（％）にしたがって補正された実装位置ＰＭに電子部品７を実装する。ここで、算出された位置ずれ量に基づく補正量が「制限値」４０ｈに規定する制限値を超えている場合は、この制限値を補正量として補正された実装位置ＰＭに電子部品７を実装する。

　そしてこのようにして電子部品７が実装された基板４は、下流のリフロー工程に送られ、ここで所定の温度プロファイルに従って基板４を加熱することにより、半田５中の半田成分が溶融し、電子部品７は電極６に半田接合される。前述のように電子部品搭載工程において半田印刷位置を基準とする実装位置補正が、電子部品の特性に応じて適切に適用されていることから、この半田接合において半田位置ずれを軽減するセルフアライメント効果を有効に作用させることができ、所期の接合品質改善効果を、半田位置ずれ量を求めるための印刷検査過程を必要とせずに、簡便な方法で得ることが可能となっている。

　（実施の形態２）
　本実施の形態２は、実施の形態１においては実装情報４０にて予め電子部品毎に設定されていた実装モードを、電子部品実装システム１を構成する各電子部品実装装置毎に固定的に設定するようにしたものである。図１３（ａ）に示す電子部品実装システム１は、実施の形態１における電子部品実装システム１と同様の装置構成を有しており、上流側から順に複数の電子部品実装装置Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が配列されている。電子部品実装装置Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は実施の形態１における図４と同様の構成を有しており、これらの電子部品実装装置の実装情報記憶部３６には、図７（ａ）に示す実装情報４０（２）に替えて、図１３（ｂ）に示す実装情報４０（４）が記憶されている。

　実装情報４０（４）は、「装置番号」４０ｉにて特定される電子部品実装装置に、「適用実装モード」４０ｊに示すフラグ「１」、「２」にて規定される第１の実装モード、第２の実装モードを対応させたものである。ここでは、電子部品実装装置Ｍ２，Ｍ３に第２の実装モードを対応させ、電子部品実装装置Ｍ４に第１の実装モードを対応させた形態となっている。そして電子部品実装装置Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４による部品実装作業においては、実装情報４０（４）を参照して当該電子部品実装装置に対応した実行用の実装モードに従って電子部品を基板に実装する。

　前述のように、電子部品搭載工程において推定演算された半田印刷位置を基準とする実装位置補正を行う第２の実装モードは、主に微小サイズのチップ部品など溶融半田の表面張力によって部品移動を生じやすい小型部品に対して適用される。そして電子部品実装システムの装置構成では、一般にチップ部品などの小型部品を実装対象とする電子部品実装装置を上流側に配置し、コネクタ部品などの大型部品を実装対象とする電子部品実装装置は下流側に配置される傾向が強い。

　換言すれば、第２の実装モードが適用される小型部品を実装対象とする電子部品実装装置は電子部品実装システムの上流側に配置され、半田印刷位置を基準とする実装位置補正を行わない第１の実装モードが適用される大型部品を実装対象とする電子部品実装装置は電子部品実装ラインの下流側に配置される。したがって、複数の電子部品実装装置より構成される電子部品実装システムの対象となる電子部品を小型部品・大型部品の２区分に大別し、小型部品を実装する電子部品実装装置には第２の実装モードを、また大型部品を実装する電子部品実装装置には第１の実装モードをそれぞれ実行用の実装モードとして固定的に設定しておけば、１つの電子部品実装装置において電子部品毎に実装モードを使い分ける必要なく、実施の形態１とほぼ同様の効果を得る。

　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

　本出願は、２０１２年１２月２５日出願の日本特許出願（特願２０１２－２８０６６３）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　本発明の電子部品実装システムおよび電子部品実装方法は、半田印刷位置を基準とする実装位置補正を適切に適用し、所期の接合品質改善効果を印刷検査過程を必要とせずに簡便な方法で得ることができるという効果を有し、複数の電子部品実装用装置によって基板に電子部品を半田接合により実装して実装基板を製造する分野に有用である。

　１　電子部品実装システム
　２　通信ネットワーク
　３　管理コンピュータ
　４　基板
　４ａ、４ｂ　第１の認識マーク
　５　半田
　５ｍ　半田マーク（第２の認識マーク）
　６　電極
　７　電子部品
　３２　実装ヘッド
　Ｍ１　印刷装置
　Ｍ２～Ｍ４　電子部品実装装置
　ＰＭ　実装位置

Claims

　複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムであって、
　第１の認識マークが予め形成された基板の部品接合用の電極に半田を印刷するとともに、前記基板の所定の位置に第２の認識マークとして半田を印刷する印刷装置と、
　前記半田が印刷された基板を位置決めし、実装ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし、前記半田が印刷された基板の実装位置に移送搭載する複数の電子部品実装装置と、
　前記電子部品実装装置による実装動作の実行態様を規定する実装情報を記憶する実装情報記憶部とを備え、
　前記実装情報は、前記第１の認識マークの認識結果に基づいて補正された前記実装位置に電子部品を移送搭載する第１の実装モードおよび前記第２の認識マークの認識結果に基づいて補正された前記実装位置に電子部品を移送搭載する第２の実装モードの２つの実装モードのうちいずれか一方を、実行用の実装モードとして各電子部品実装装置毎に予め設定した実装モード情報を含み、
　前記電子部品実装装置は、前記実装情報を参照して当該電子部品実装装置に予め設定された前記実装モードに従って電子部品を基板に実装することを特徴とする電子部品実装システム。
　前記電子部品実装装置は、認識マークの認識結果に基づいて実装位置を補正する実装位置補正手段を備え、
　前記実装位置補正手段は、当該電子部品実装装置に予め設定された前記実装モードに従い、前記第１の認識マークまたは第２の認識マークの２つの認識マークのうちいずれか一方の認識結果に基づいて実装位置を補正することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装システム。
　複数の電子部品実装用装置を連結して構成された電子部品実装システムによって、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装方法であって、
　第１の認識マークが予め形成された基板の部品接合用の電極に半田を印刷するとともに、前記基板の所定の位置に第２の認識マークとして半田を印刷する印刷工程と、
　前記半田が印刷された基板を位置決めし、実装動作の実行態様を規定する情報として予め記憶された実装情報を参照して、この実装情報において各電子部品実装装置毎に予め設定された実装モードに従い、実装ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし前記半田が印刷された基板の実装位置に移送搭載する電子部品実装工程とを含み、
　前記実装モードは、前記第１の認識マークの認識結果に基づいて補正された前記実装位置に電子部品を移送搭載する第１の実装モードおよび前記第２の認識マークの認識結果に基づいて補正された前記実装位置に電子部品を移送搭載する第２の実装モードの２つの実装モードのうちいずれか一方であることを特徴とする電子部品実装方法。
　前記電子部品実装工程において、各電子部品実装装置毎に予め設定された前記実装モードに従い、前記第１の認識マークまたは第２の認識マークの２つの認識マークのうちいずれか一方の認識結果に基づいて実装位置を補正することを特徴とする請求項３記載の電子部品実装方法。